Upaya Meningkatkan Kuat Tekan Komposit Ha-Kitosan Sebagai Kandidat

Aplikasi Implan Tulang Kortikal

Arista Indriani1, Ir. Aminatun, M.Si, Drs. Siswanto, M.Si1

1Departemen Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga

Arista.dipo@yahoo.com

Abstract.

The need for bone implants is increasing every year, so it is necessary to

develop biomaterials. This study aims to determine the macroscopic and

microscopic properties of hydroxyapatite-chitosan composite to get the best

material as a bone implant. HA-chitosan’s synthesis has been carried out with HA

as a matrix and chitosan as filler. HA-chitosan composite synthesis is done by

simple mixing method with chitosan variation of 0%, 15%, 20%, 22.5% and 25%.

any variations in the composition to compacting with different pressure, ie 452.94,

566.17 and 679.41 MPa. Characterization to determine the macroscopic properties

of density test and compressive strength test. Test XRD and SEM-EDAX was

conducted to determine the microscopic properties, whereas the sample to

determine the viability as bone implants with MTT assay test. The results showed

that the best is composite samples with 20% chitosan composition and

compaction pressure of 679.41 MPa large, resulting in compressive strength of

(10.5914 ± 0.0363) MPa, and the density of (2.5725 ± 0.0049 ) g/cm3, which

indicates the interaction between HA and chitosan well. This is supported by the

results of XRD crystallization decline, and the SEM test showed samples have

irregular surfaces, and MTT assay test showed as well as for cell viability

(109.1556 ± 3.3472)%. HA-chitosan composite composition of 20% has the

potential for application of implants in cancellous bone.

Keywords :Hydroxyapatite, chitosan, implant, HA-chitosan composite,

Compressive strength, Density,

Abstrak.

Adanya kebutuhan implan tulang yang semakin meningkat tiap tahun,

sehingga perlu dilakukan pengembangan biomaterial. Penelitian ini bertujuan

untuk mengetahui sifat makroskopik dan mikroskopik komposit hidroksiapatit-

kitosan untuk mendapatkan material terbaik sebagai implan tulang. Telah

dilakukan sintesis HA-kitosan dengan HA sebagai matriks dan kitosan sebagai

filler. Sintesis komposit HA-kitosan dilakukan dengan metode pencampuran

sederhana dengan variasi kitosan dari 0%, 15%, 20%, 22,5% dan 25%. setiap

variasi komposisi dikompaksi dengan tekanan yang berbeda, yaitu 452.94, 566.17

dan 679.41 MPa. Karakterisasi untuk mengetahui sifat makroskopik dilakukan uji

densitas dan uji kekuatan tekan. Uji XRD dan SEM-EDAX dilakukan untuk

mengetahui sifat mikroskopik, sedangkan untuk mengetahui kelayakan sampel

sebagai implan tulang dilakukan uji MTT assay. Hasil penelitian menunjukkan

bahwa sampel terbaik yaitu komposit dengan komposisi kitosan 20% dan besar

tekanan kompaksi 679.41 MPa, menghasilkan kekuatan tekan sebesar (10,5914 ±

0,0363) MPa, dan densitas sebesar (2,5725 ± 0,0049) g/cm3, yang

mengindikasikan terjadinya interaksi antara HA dan kitosan dengan baik. Hal ini

didukung oleh hasil XRD terjadi penurunan kristalisasi, dan uji SEM yang

menunjukkan sampel memiliki permukaan yang teratur, serta uji MTT assay yang

menunjukan viabilitas sel sebesar (109,1556 ± 3,3472)% . Komposit HA-kitosan

komposisi 20% berpotensi untuk aplikasi implan pada tulang cancellous.

Kata kunci : Hidroksiapatit, kitosan, implan, HA-kitosan komposit, kuat tekan,

densitas

Pendahuluan

Penggunaan material asing di dalam tubuh manusia bukan hal baru,

material tersebut berguna untuk membantu menjalankan beberapa fungsi tertentu

organ tubuh. Material seperti ini disebut dengan biomaterial yaitu material yang

didesain khusus untuk berinteraksi dan berintegrasi dengan sistem biologi

manusia. Biomaterial tersebut digunakan untuk mengganti atau memperbaiki

bentuk jaringan ataupun fungsi organ yang rusak.Sampai saat ini telah banyak

dihasilkan biomaterial, yaitu implan tulang, engsel sendi, katup buatan pada

jantung, dan lain sebagainya.

Syarat biomaterial yang berhubungan langsung dengan jaringan hidup

atau sebagai aplikasi medis dikendalikan oleh dua sifat penting dari material

tersebut, yakni bersifat biokompatibel dengan tubuh manusia, artinya material

tersebut dapat diterima oleh tubuh dan biofungsional, artinya sesuai dengan

fungsiorgan yang diganti. Selain itu material juga tidak boleh melepaskan ion –

ion yang bersifat racun atau karsinogen bagi sel dan tubuh manusia.

Berdasarkan kedua syarat tersebut, maka dilakukan upaya untuk

mendapatkan biomaterial yang tepat sebagai solusi masalah kerusakan tulang,

karena tulang merupakan jaringan penyokong fungsi tubuh. Setiap tahun

kebutuhan substitusi tulangterus bertambah. Hal tersebut disebabkan

meningkatnya kecelakaan yang mengakibatkan patah tulang, penyakit bawaandan

non-bawaan (Partono, 2011). Berdasarkan data di Asia, Indonesia adalah negara

dengan jumlah penderita patah tulang tertinggi. Diantaranya, ada sebanyak 300 –

400 kasus operasi bedah tulang per bulan di RS. Dr. Soetomo Surabaya

(Gunawarman, 2010).

Kekuatan tulang ditentukan oleh kandungan mineral massa tulang selain

itu juga ditentukan oleh karakteristik struktural tulang yaitu ukuran, bentuk dan

susunan arsitektur tulang. Penurunan massa tulang selain diidentifikasi dari

kepadatan tulang, juga dapat diprediksi dari perubahan struktural tulang misalnya

perubahan massa bagian kortikal dan trabekula (cancellous). Perubahan massa

daerah kortikal dan trabekula berpengaruh terhadap kekuatan tulang karena

perbedaan kandungan mineral yang menentukan fungsi kedua daerah tersebut.

Bagian kortikal berfungsi mekanik sedangkan bagian trabekula berfungsi

metabolik (Setyawan, 2001). Oleh karena itu perlu dilakukan upaya

pengembangan biomaterial yang sesuai sebagai implan tulang. Secara umum

penyusun utama komponen anorganik tulang adalah kalsium fosfat, dalam hal ini

biomaterial yang sudah dikembangkan adalah hidroksiapatit.

Hidroksiapatit (HA)adalah material yang memiliki kesamaan fasemineral

dan terbukti biokompatibeldengantulang dan gigimanusia (Ivankovic, 2010 dan

Earl, 2006). HA denganrumus kimiaCa10(PO4)6(OH)2adalahkomponen

anorganikutama darijaringan kerastulangdanmenyumbang60-70% dari

fasemineral dalamtulangmanusia. Banyak penelitiantelah menunjukkan bahwa

HAtidak menunjukkantoksisitas, respon peradangan, dan respon pirogenetik

(menimbulkan demam). Selain itu, pembentukan jaringanfibrosaantaraimplandan

tulang sangat baik, dan memiliki kemampuanmenjalin ikatanlangsung

dengantulanghost. HAmenunjukkan sifatbioaktif danosteokonduktif yang sangat

bermanfaat dalam proses mineralisasi tulang.

Sifat mekanik HA yang cukup rapuh, merupakan faktor yang membatasi

penggunaannya sebagai implan pada bagian yang menanggung beban tinggi.

Oleh karena itu, HA hanya digunakan pada area dengan tensile strengh yang

relatif rendah, seperti pengisi tulang dan gigi, atau pelapis pada perangkat implan.

Padahal, tulang yang sering mengalami patah di antaranya adalah tibia dan fibula

yang menopang berat tubuh ketika seseorang berdiri. Dengan demikian, kekuatan

mekanik juga turut memegang peran penting. Untuk menyempurnakan sifat

mekanik HA dapat dilakukan modifikasi pembuatan komposit dengan

menambahkan polimer sebagai serat/filler agar didapatkan komposit yang lebih

ulet dengan karakteristik mekanik yang sesuai untuk implan tulang yang lebih

kuat.

Kitosan adalah salah satu polimer alami yang berpotensi untuk digunakan

sebagai serat/filler dalam pembuatan komposit. Kitosan memiliki karakter

bioresorbabel, biokompatibel, non-toksik, non-antigenik, biofungsional dan

osteokonduktif. Karakter osteokonduktif yang dimiliki kitosan dapat mempercepat

pertumbuhan osteoblas pada komposit HA-kitosan sehingga dapat mempercepat

pembentukan mineral tulang.

Dalam penelitian Istifarah, 2012 dilakukan sintesis komposit HA-kitosan

dengan cara pelarutan sederhana berdasarkan metode kimia. Variasi kitosan yang

dilakukan mulai 0%, 20%, 25%, 30%, sampai 35% dengan tekanan kompaksi 150

MPa ( massa penahan 2 ton dengan diameter sampel lempeng silinder 1,3 cm).

Hasil penelitian menunjukkan komposit dengan kitosan 20% memiliki kekuatan

tekan sebesar (5,241 ± 0,063) MPa, termasuk pada range nilai kekuatan tekan

tulang trabekula/cancellous. Padahal diketahui bagian tulang yang memiliki

fungsi mekanik yang menopang aktifitas tubuh adalah tulang kortikal dan tulang

kortikal lebih rawan patah. Oleh karena itu, perlu dilakukan pengembangan

dengan memberikan tekanan kompaksi yang lebih besar dari 150 MPa, dengan

tekanan kompaksi yang lebih besar diharapkan komposit HA-Kitosan akan

semakin padat sehingga kuat tekannya akan meningkat.

Di sisi lain, penelitian Istifarah, 2012 belum didapatkan nilai kuat tekan

pada komposisi kitosan dibawah 20% dan antara 20-25% dimana di daerah ini

memungkinkan didapatkan nilai kuat tekan yang lebih besar dari kitosan 20%.

Dalam hal ini, perlu dilakukan pula pengembangan riset dengan memperkecil

range komposisi kitosan. Dengan adanya variasi range komposisi kitosan yang

semakin kecil dipadu dengan tekanan kompaksi yang lebih besar, diharapkan

didapat nilai kuat tekan yang semakin meningkat pula, sehingga akan sesuai

dengan range nilai kuat tekan pada tulang kortikal

Metode Penelitian

Bahan yang digunakan dalam pembuatan sampel pada penelitian ini yaitu

hidroksiapatit produk BATAN, aquades, kitosan dari udang produk BATAN,

asam asetat (CH3COOH) 3%, asam phospat (H3PO4) 85%, metanol, dan etanol.

Alat yang digunakan untuk pembuatan sampel yaitu, cawan porselen, neraca

digital, jangka sorong, mikrometer skrup, magnetic stirrer, gelas beker, gelas

ukur, oven elektrik, mortar, mesin HEM digunakan untuk milling bahan dan

mesin hidrolik digunakan untuk kompaksi. Sedangkan alat yang digunakan untuk

karakterisasi sampel yaitu SEM, XRD dan Autograph.

Penelitian inidiawalidenganmempersiapkangel kitosan yang

dibuatdenganmencampurkankitosandengan 100 ml asam asetat 3% dan 6 gram

asam phospat, dalam magnetik stirer, kemudian dikeringkan dengan oven listrik

pada suhu 70o C dan digerus dengan mortar. Setelah dapat serbuk kitosan

dilakukan pencampuran dengan HA.Tabel 1 menunjukkankomposisi yangdibuat.

Tabel.1 Variasi Komposisi Komposit

Sampel HA Kitosan

% Massa (g) % Massa (g)

A 100 2 0 0

B 85 1,7 15 0,3

C 80 1,6 20 0,4

D 77,5 1,55 22,5 0,45

E 75 1,5 25 0,5

Kemudian dilakukan proses kompaksi dengan variasi tekanan kompaksi

ditunjukan pada Tabel.2

Tabel.2 Variasi Tekanan Kompaksi Tiap Sampel

Sampel Tekanankompaksi (MPa)

A

A1 452.94

A2 566.17

A3 679.41

B

B1 452.94

B2 566.17

B3 679.41

C

C1 452.94

C2 566.17

C3 679.41

D

D1 452.94

D2 566.17

D3 679.41

E

E1 452.94

E2 566.17

E3 679.41

Karakterisasi sampel komposit yang terbentuk akan dilihat melalui

beberapa uji. Uji tersebut meliputi uji mikroskopik dan makroskopik. Uji

mikroskopik meliputi karakterisasi XRD dan SEM yang secara berturut-turut

untuk mengetahui komposisi sampel dan menentukan struktur kristalnya serta

untuk mengetahui struktur mikronya. Uji makroskopik uji densitas dan kuat tekan

yang secara berturut-turut berfungsi untuk mengetahui ketahanan sampel terhadap

deformasi tekanan serta untuk mengetahui kemampuan menahan beban. Uji mtt

essay untuk mengetahui biokompabilitas sampel.

Karakterisasi Densitas

Uji densitas bertujuan untuk mengetahui kerapatan sampel. Pengujian

densitas sampel dilakukan dengan mengukur massa per voleme sampel. Massa

ditimbang dengan menggunakan neraca digital. Volume didapat dengan

pengukuran diameter dan tebal, karena sampel berbentuk lempeng silinder,

pengukuran dilakukan dengan jangka sorong. Nilai densitas sampel dapat

didapatkan melalui

Persamaan � =�

�

Karakterisasi Kuat Tekan

Pengukuran kekuatan tekan sampel dilakukan menggunakan Autograph.

Sampel yang permukaannya telah dihaluskan, ditempatkan pada bagian penekan

mesin uji tekan, kemudian mesin dinyalakan dan mengatur kecepatan serta

memilih range beban (gaya) yang akan diukur. Kemudian load cell diturunkan

perlahan, kemudian di-stop dan dicatat besar gaya dan strain. Langkah-langkah di

atas dilakukan dengan perubahan yang sangat kecil hingga sampel patah. Secara

otomatis gaya maksimal yang dapat ditahan oleh sampel ditampilkan oleh mesin

uji tekan. Nilai kuat tekan didapatkan melalui perhitungan dengan

Persamaan σ= (2P)/π.t.d

Karakterisasi dengan XRD (X-Ray Diffraction)

Untuk melakukan uji XRD sampel diletakkan pada tempat berbentuk

balok, setelah itu sampel diletakkan pada alat uji. Hasil uji XRD tersaji dalam

bentuk grafik spektrum dan tabel. Pola difraksi berupa spektrum hasil uji XRD

memberikan informasi mengenai sudut terjadinya difraksi pada atom bahan (2)

pada sumbu horizontal dan besar intensitas yang dihasilkan pada sumbu vertikal.

Karakterisasi Struktur Mikro (SEM-EDAX)

Secara singkat proses pengujian SEM dilakukan sebagai berikut. Sebelum

dilakukan uji SEM, sampel terlebih dulu di coating. Persiapan sampel sebelum

coating, melakukan penempelan pin sampel dengan carbon tape, kemudian

diblower untuk menghilangkan debu sampel pada pin. Coating dilakukan dengan

fiber carbon. Uji SEM dimulai dengan mengaktifkan program SMARTSEM pada

PC. Membuka pintu chamber dengan klik menu vacuum, pilih vent untuk

mengalirkan gas nitrogen maksimal 0,5 bar, segera aliran gas nitrogen dimatikan

setelah pintu terbuka. Memasukkan sampel yang telah dicoating dan menutup

kembali chamber, kemudian klik menu vacuum pilih pump. Memulai proses

dengan klik Gun pilih beam ON. Setelah mendapatkan gambar yang dikehendaki

tekan menu Photo untuk menghentikan scanning. Menekan menu Save untuk

menyimpan gambar. Uji SEM dilakukan pada sampel yang memeliki nilai tekan

terbaik dan yangg paling rendah. Dari uji SEM didapatkan hasil scanning sampel

berupa foto morfologi permukaan.

Karakterisasi MTT Essay

Tahapan yang dilaksanakan sebagai berikut. Pertama persiapan kultur sel

fibroblas dilakukan dalam laminar flow. Kultur sel BHK-21 dalam bentuk

monolayer dengan media Eagle’s dan FBS 5% ditanam dalam botol kultur roux

kemudian diinkubasi pada suhu 37° C selama 48 jam. Kultur sel lalu dicuci

dengan PBS sebanyak 5 kali yang bertujuan untuk membuang sisa serum yang

tersisa. Kemudian ditambahkan tripsin versene untuk melepaskan sel dari dinding

botol dan memisahkan ikatan antar sel agar tidak menggerombol.

Sel dengan kepadatan 2 x 105 dimasukkan dalam 100 µL media (media

eagle’s 86%, penicillin streptomycin 1%, fungizone 100 unit/mL), kemudian

dipindahkan ke dalam 96-microwell plate sesuai dengan jumlah sampel dan

control. Masing-masing sampel disterilisasi dengan sinar UV selama lebih dari

semalam., kemudian 0,05 gram sampel dilarutkan dalam 1 ml etanol. Larutan

sampel kemudian dalam 96-microwell plate sebanyak 50 µL. Lalu diinkubasi 24

jam pada suhu 37° C. Pereaksi MTT 5 mg/mL yang telah dilarutkan dalam PBS

ditambahkan ke media sebanyak 10 µL untuk setiap well kemudian diinkubasi

selama 4 jam dalam suhu 37° C. Pelarut DMSO ditambahkan ke setiap well

sebanyak 50 µL lalu disentrifuse 30 rpm selama 5 menit. Nilai densitas optik

(OD) formazan dihitung dengan Elisa reader pada panjang gelombang 630 nm.

Penghitungan persentase viabilitas sel dapat dihitung sesuai dengan Persamaan

�������������(%�����������)

=��������������������������������

������������������������������

Hasil Dan Pembahasan

Karakterisasi Densitas

Pengukuran uji densitas sampel dilakukan dengan melakukan pengukuran

panjang dimensi dan massa sampel

Gambar.1 Grafik hubungan antara densitas dengan komposisi kitosan

Berdasarkan Gambar.1 hubungan antara densitas dengan komposisi

komposit pada masing-masing variasi tekanan kompaksi menunjukan untuk tiap

komposisi nilai densitas semakin meningkat sebanding dengan besar tekanan

kompaksi yang diberikan. Hal ini dapat dipahami bahwa besarnya tekanan saat

kompaksi sangat mempengaruhi distribusi butir penyusun. Semakin besar tekanan

kompaksi memungkinkan sampel semakin padat sehingga nilai densitas akan

semakin besar.

1.51.61.71.81.9

22.12.22.32.42.52.62.7

0% 10% 20% 30%

Den

sita

s (g

r/cm

3)

Komposisi kitosan

Grafik hubungan antara densitas dengan komposisi kitosan

15%

15%

15%

452.94 MPa

566.17 MPa

679.41 MPa

Pada variasi komposisi kitosan menunjukkan semakin meningkat

konsentrasi kitosan yang dicampurkan berpengaruh pada semakin besarnya nilai

densitas, hal ini dapat terjadi dikarenakan kitosan telah berinteraksi dengan HA,

namun pada komposisi 22,5% dan 25% kitosan nilai densitas turun. Hal ini diduga

bahwa komposit telah melalui titik jenuh sehingga terdapat kitosan yang belum

berinteraksi dengan HA. Hal ini sesuai dengan pen dan, bahwa kitosan di atas

komposisi 20% ada kemungkinan jumlah kitosan yang ditambahkan telah

berlebih.

Besar nilai densitas komposit lebih kecil jika dibandingkan dengan nilai

densitas tulang yang memiliki densitas 3.1 – 3.2 g/cm3. Hal ini tidak masalah

karena berdasar pada penelitian yang dilakukan oleh Jiang Hang pada tahun 2009,

yaitu sela-sela kosong pada komposit akan dimasuki sel-sel hidup yang akan

tumbuh di sana, sehingga nantinya sampel akan mampu menyesuaikan diri dan

memiliki densitas yang sama dengan tulang yang diimplannya. Jika densitasnya

terlalu besar maka akan menjadi masalah pada sifat mekaniknya.

Karakterisasi Kuat Tekan

Pengukuran uji kekuatan tekan sampel dilakukan dengan memberikan

beban pada sampel sampai patah.

Gambar.2 Grafik hubungan antara kuat tekan dengan komposisi kitosan

0

2

4

6

8

10

12

0% 10% 20% 30%

Ku

at t

ekan

(M

Pa)

Komposisi Kitosan

Grafik hubungan antara kuat tekan dengan komposisi kitosan

0%

0%

0%

452.94 MPa

566.17 MPa

679.41 MPa

Hasil uji kekuatan tekan menunjukkan penambahan kitosan sebagai

serat/filler dalam komposit HA-kitosan meningkatkan kekuatan tekan HA. Hal

tersebut menegaskan bahwa elastisitas kitosan mampu memperbaiki sifat HA

yang rapuh. Kekuatan tekan tertinggi diperoleh pada sampel C3, dengan

perbandingan HA : kitosan sebesar 80% : 20%, dengan tekanan kompaksi sebesar

679.41 MPa didapatkan nilai kekuatan tekan sebesar (10,59139 ± 0,036289) MPa.

Hal ini sesuai dengan penelitian Istifarah (2012) yang memiliki nilai kuat tekan

tertinggi pada komposisi tersebut, disini menunjukkan dengan adanya

penambahan besar tekanan kompaksi berpengaruh pada semakin bertambah pula

kuat tekan sampel uji. Terbukti dalam penelitian Istifarah (2012) dengan tekanan

kompaksi 150 MPa dihasilkan kekuatan tekan sebesar (5,241 ± 0,063) MPa.

Hasil uji kuat tekan pada Gambar 4.2 menunjukkan bahwa pertambahan

kitosan di atas 20% justru mengakibatkan penurunan kekuatan tekan. Hal tersebut

bisa saja terjadi karena sifat mekanik dipengaruhi banyak faktor. Di antaranya

adalah bentuk partikel, ukuran partikel, serta distribusi ukuran partikel. Dalam hal

ini telah diusahakan untuk menggerus seluruh sampel secara manual kemudian di

milling dan dilakukan pengayakan menggunakan saringan mikro sebelum

dikompaksi, sehingga memungkinkan ukuran partikel memiliki batas ukuran

maksimum yang sama antara sampel yang satu dengan yang lainnya. Namun hal

tersebut belum cukup memberikan kondisi sintesis bahan untuk mendapatkan

sampel yang homogen. Kemungkinan yang terjadi disini sebagai faktor kendala

adalah perbedaan distribusi ukuran partikel, walaupun sudah diusahakan

memperkecil ukuran butir namun hal tersebut hanya memberikan batasan butir

maksimum yang mampu melewati saringan bukan menyamakan ukuran butir.

Kekuatan tekan juga dipengaruhi oleh interaksi antarmuka antara

matriksdan filler, yaitu HA dan kitosan. Penurunan kekuatan tekan akibat

peningkatan jumlah kitosan, kemungkinan diakibatkan adanya kitosan yang tidak

berinteraksi dengan HA. Hal tersebut seiring dengan penelitian Dewi (2009).

Penurunan kuat tekan mengindikasikan adanya kitosan yang berlebih dalam

komposit. Hal ini terkait dengan hasil pengujian densitas, bahwa sampel C3

memiliki kerapatan yang paling tinggi, sehingga memungkinkan nilai yang paling

tinggi pula pada nilai kuat tekan. Hasil uji kuat tekan juga menunjukan

kesebandingan kenaikan tekanan kompaksi terhadap nilai kuat tekan. Semakin

besar tekanan kompaksi maka semakin besar pula kuat tekannya.

Berdasarkan analisis hasil uji kuat tekan, seluruh sampel termasuk dalam

range nilai kekuatan tekan tulang cancellous yaitu 2-12 MPa, tetapi masih belum

memenuhi range nilai kuat tekan tulang kortikal yaitu 30-160 MPa.

Karakterisasi dengan XRD (X-Ray Diffraction)

Hasil uji XRD terhadap komposit HA-kitosan menunjukkan pola XRD

dari HA murni ditandai dengan beberapa puncak (lihat pada lampiran 4) diamati

pada 25,8 ˚, 31,7 ˚, 32,2 ˚, 34,0 ˚, 39,8 ˚ 46,7 ˚, 49,5 ˚ dan 50,6 ˚memiliki

kesamaan pada ICDD dengan kode 00-009-0432 yang menunjukkan struktur

kristal dari HA. Semua puncak difraksi untuk komposit diidentifikasikan dengan

baik.

Gambar.3 Pola XRD HA murni dengan komposit kitosan konsentrasi 20%

Pada Gambar 4.6, untuk komposisi 22,5% terjadi penurunan intensitas

menjadi 429,7, menunjukkan bahwa kristal HA yang tumbuh memiliki

kristalinitas rendah. Sedangkan pada komposisi 25% intensitas naik kembali

menjadi 509. Hal ini menunjukkan ketidakstabilan komposit pada komposisi

22,5% dan 25%, selaras dengan hasil uji densitas dan kuat tekan yang

menunjukkan adanya kitosan yang tidak berinteraksi

Penurunan intensitas yang terjadi juga kemungkinan terdapat fase kalsium

phospat yang lain dalam komposit. Hal tersebut seiring dengan penelitian Sari

(2012) yang menyatakan terbentuknya CaHPO4 pada komposit kemungkinan

diakibatkan ketidakstabilan stoikiometri pada HA sehingga terjadi kenaikan atau

penurunan rasio molar Ca/P, yang seharusnya 1,67. Ketika hal ini dihubungkan

dengan uji EDAX maka ada keterkaitan yang menunjukkan menurunnya rasio

molar Ca/P, yang mengindikasikan adanya penambahan PO4.

Karakterisasi Struktur Mikro (SEM-EDAX)

Karakterisasi SEM untuk mengetahui morfologi sampel dilakukan

bersamaan dengan karakterisasi EDAX untuk mengetahui kandungan Ca dan P.

Karakterisasi SEM-EDAX dilakukan pada sampel dengan komposisi berbeda

pada tekanan kompaksi yang sama. Karakterisasi pada kelima sampel ini

dilakukan, karena pada karakterisasi sebelumnya didapatkan nilai densitas dan

kuat tekan terbaik pada sampel dengan komposisi 20% pada tekanan kompaksi

679.41 MPa. Dipilih kelima sampel ini, sekaligus agar dapat membandingkan

pengaruh variasi komposisi terhadap morfologi permukaan komposit HA-Kitosan.

Hasil SEM memperlihatkan morfologi komposit HA-kitosan berupa butiran-

butiran, ditunjukkan pada Gambar.4 Pada pengamatan SEM terlihat bahwa jumlah

butiran-butiran yang signifikan. Semakin kecil ukuran benda maka atom

penyusunnya yang terekspos dipermukaan benda akan memiliki fraksi yang

semakin besar

Gambar.4 Foto hasil SEM HA murni dengan komposit kitosan konsentrasi 20%

Sedangkan hasil Rasio Ca/P dari sampel dengan melihat kandungan Ca dan P dari

hasil EDAX yang diperlihatkan pada Tabel.3

Tabel.3 Rasio Molaritas Ca/P

Sampel Ca P Ca/P

A3 27,65 17,96 1,539532

A3 28,34 18,52 1,530238

B3 18,09 12,54 1,442584

B3 17,62 12,52 1,407348

C3 17,97 12,76 1,408307

C3 18,03 12,77 1,411903

D3 18,12 12,77 1,418951

D3 18,36 12,97 1,415574

E3 17,7 12,78 1,384977

E3 16,81 12,32 1,364448

Berdasarkan referensi rasio Ca/P pada HA murni sebesar 1,67. Rasio pada

sampel uji relatif lebih kecil daripada rasio HA murni. Hal ini dikarenakan

kemungkinan hadir fasa kalsium pospat lain yang memberikan tambahan unsur P,

sehingga rasio molar berkurang.

Karakterisasi MTT Essay

Uji MTT assay dilakukan untuk menentukan sitotoksisitas suatu material.

dari agen medikal dan material toksik lainnya. Dalam pengujian ini di ambil

sampel C komposit HA-kitosan 20% tanpa kompaksi (dalam bentuk serbuk),

dengan pertimbangan yang diujikan adalah bahan dan proses sintesis sehingga

tekanan kompaksi tidak mempengaruhi sitotoksisitas material. Selain itu,

komposit 20% menunjukan hasil yang cukup baik pada uji densitas, kuat tekan,

dan SEM. Assay ini didasarkan oleh perubahan warna MTT kuning menjadi

kristal formazan biru gelap akibat tereduksi enzim dehidrogenase mitokondrial sel

viable (hidup). Perubahan warna dibaca dengan Elisa reader berupa nilai

absorbansi (OD). Viabilitas sel dihitung dengan Persamaan (2.5).

Dari hasil uji didapatkan nilai viabilitas sel sebesar (109,1556 ± 3,3472)%

hal ini menunjukkan masih banyak sel hidup bahkan jumlah sel hidup bertambah

pada sampel C dengan komposisi kitosan 20%, yang menunjukkan bahwa HA dan

kitosan yang digunakan dalam penelitian ini tidak toksik, hal ini sesuai dengan

penelitian Aurum (2010) bahwa material dapat diterima dengan baik oleh tubuh

dan tidak mengganggu fisiologis tubuh. Sampel dapat digunakan sebagai implan

tulang karena tidak bersifat toksit, karena suatu material dikatakan toksit ketika

viabilitas sel kurang dari 60%. Dengan penambahan kitosan memperbaiki

viabilitas sel karena kitosan memiliki sifat osteoinduktif yang mampu merangsang

pertumbuhan sel.

Kesimpulan

Dari serangkaian penelitian dan analisis tentang pembuatan komposit HA-

Kitosan dengan variasi konsentrasi kitosan dan variasi tekanan kompaksi. dapat

diambil kesimpulan bahwa kuat tekan yang dihasilkan masih belum dapat

memenuhi syarat sebagai implan tulang kortikal. Namun secara keseluruhan

sampel dengan konsentrasi kitosan 20% dan tekanan kompaksi 679,41 telah

memenuhi syarat sebagai implan tulang cancellous

Saran

Penelitian mengupayakan pengayaan bahan sebelum dan sesudah sintesis dan

waktu milling yang lebih lama untuk mendapat ukuran butir komposit yang lebih

kecil, sehingga mampu mengoptimalkan hasil kompaksi sampel dan didapatkan

sampel yang memiliki kuat tekan lebih besar. Kemudian perlu dilakukan

penelitian lanjutan terkait dengan pemberian material lain, dan lama waktu

sintesis komposit HA-kitosan, dalam upaya meningkatkan kuat tekan yang sesuai

dengan karakteristik tulang kortikal.

Ucapan Terima Kasih

Ucapan terimakasih penyusun sampaikan kepada semua pihak yang telah

membantu selama penyusunan laporan ini diantaranya Ibu Ir. Aminatun M.Si.,

selaku pembimbing I dan Bapak Drs. Siswanto, M.Si., selaku pembimbing II atas

bantuan dan dukungan yang diberikan selama pengerjaan jurnal ini.

Daftar Pustaka

[1]Li Wang and Chunzhong Li, (2007). Preparation and physicochemical

properties of a novel hydroxyapatite/chitosan–silk fibroin composite.

Carbohydrate Polymers 68 740–745

[2]Sari, RA Irindah F, 2012, Sintesis dan Karakterisasi Mikroskopik Nano-

Komposit Hidroksiapatit/Kitosan (n-HA/Cs) untuk Aplikasi Jaringan

Tulang, Skripsi Fsaintek Unair Surabaya

[3] Istifarah, 2012, Sintesis dan Karakterisasi Komposit Hidroksiapatit dari

Tulang Sotong (Sepia sp.)-Kitosan untuk Kandidat Aplikasi Bone Filler,

Skripsi Fsaintek Unair; Surabaya